长拉杆-止口连接弯曲刚度损失及对转子系统振动响应影响

马艳红，倪耀宇，陈雪骑,*，邓旺群，杨海

1. 北京航空航天大学 能源与动力工程学院，北京 100083 2. 先进航空发动机协同创新中心，北京 100083 3. 中国航发湖南机械研究所，株洲 412002 4. 中航航空发动机集团航空发动机振动技术重点实验室，株洲 412002

由于对结构重量的限制和装配需要，航空发动机转子往往需要由多种材料加工而成的构件通过不同形式的连接结构组合而成，导致转子结构不可避免地存在连接界面。此外，转子各结构单元的几何构形也呈现剧烈的变化(如图1所示)。因此，航空发动机转子结构质量和截面抗弯刚度沿轴向具有非均匀分布特征。当转子系统处于高速旋转状态下，在连接界面上的受力状态会随惯性载荷而产生变化，由于连接界面只能承受压应力和剪切应力，不同于各向同性连续结构，转子弯曲刚度在连接结构处产生一定的刚度损失，进而对转子系统弯曲振动特性具有显著影响。

现代高性能航空发动机对结构设计的基本要求是“轻质重载”，其主要技术途径是减少支承数目和限制转子直径。随着航空发动机转轴长径比和转速的不断提高，在工作转速内转子发生弯曲变形是高速旋转转子结构系统在动力学设计中必须面临的挑战。转子弯曲变形状态下，由多个结构单元构件通过界面连接组成的转子系统，其界面接触状态、接触应力分布和界面相对位置关系等接触特征参数均会发生较大改变，引起转子系统的力学特征参数(如弯曲刚度、结构阻尼、极惯性轴等)在接触界面位置发生变化，从而改变转子结构局部力学特征，并对转子系统振动特性产生显著影响[1-3]。……